Cấu tạo và tính chất cơ bản của xơ, sợi nhân tạo
Xơ, sợi vitxcô
Nguyên liệu ban đầu đưa vào sản xuất xơ sợi vixco là xenlulô lấy từ các loại gỗ (thông, tùng, gỗ bồ đề, tre nứa…). Xơ, sợi vixco được sản xuất rộng rãi trên thế giới và là loại sợi nhân tạo có giá thành rẻ. Xơ, sợi vixco được chia làm 2 loại chính: Vixco có hàm lượng xenlulô cao 98% ( ở dạng sợi bền, loại này mềm mịn thường pha với tơ tằm dệt các mặt hàng như lụa, satin, chỉ cẩm…) . Vixco thô (ở dạng sợi thông thường, dùng để dệt các lại vải lanh, phíp…). Độ dài, độ mảnh của xơ sợi vixco phụ thuộc vào phương pháp gia công. Thông thường chia làm 3 loại: xơ mảnh, xơ trung bình và xơ thô.
Xơ, sợi vixco có độ bền gần bằng độ bền của bông, độ co giãn đàn hồi cao hơn bông. Xơ, sợi vixco có cấu trúc xốp nên dễ hút ẩm, thấm mồ hôi. Khả năng hút ẩm cao hơn xơ bông: ở điều kiện nhiệt độ từ 20 – 250C, độ ẩm không khí 65%, xơ bông hút ẩm 7-8%, vixco W = 11 – 12%. Trong môi trường nước vixco dễ bị trương nở độ co dọc từ 8 – 12%, độ bền ướt giảm 20 – 25% (với vixco thông thường), khi khô độ bền trở lại bình thường.
Chịu tác dụng với ánh sáng mặt trời kém, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời sợi trở nên cứng, giòn, màu sắc biến đổi từ trắng sang vàng úa.
Dưới tác dụng của axit có thể dùng axit yếu có nồng độ thấp 1% (HCl – axit clohydrit) để giặt tẩy sợi vixco. Vixco kém bền trong môi trường kiềm, chỉ có thể giặt ở dung dịch kiềm loãng, nhiệt độ 300C – 400C.
Vixco tác dụng với nhiệt độ kém. Ở nhiệt độ trên 1300C tính chất đã thay đổi, độ bền giảm. Nhiệt độ là thích hợp 1200C – 1300C.
Ngoài các loại xơ, sợi vixco thông dụng, trên thực tế còn dùng sợi vixco có độ bền cao để làm sợi mành, sợi cốt trong chế tạo lốp ôtô, xe máy, dây đai… Loại vixco biến tính (làm thay đổi tính chất) sử dụng trong y tế, vải chuyên dùng: chống lửa, chống hóa chất…
Xơ, sợi axetat
Nguyên liệu đưa vào sản xuất là xenlulô ở dạng là dạng xơ bông ngắn. Bằng phương pháp cơ học để loại tạp chất ra khỏi xenlulô, sau đó đem nghiền nhỏ, giặt,cho tác dụng với kiềm. Sau mỗi quá trình tác dụng như vậy đều tiến hành tẩy, giặt thật sạch để loại các tạp chất ra khỏi xenlulô.
Xơ, sợi axetat gồm hai loại là axetat thông thường và triaxetat có nhiều tính chất quí và phụ thuộc vào số nhóm hyđrôxyl của xenlulô đã bị axêtyl hoá. Khối lượng riêng của xơ vào loại trung bình khoảng 1,3 g/cm3
So với sợi axetat thì sợi triaxetat bền vững hơn dưới tác dụng của nhiệt độ, của khí hậu nên thường dùng sợi triaxetat làm các vật liệu cách điện. Vải dệt từ sợi triaxetat mặc ít bị nhàu, độ bền sau nhiều lần giặt bị xuống ít hơn so với vải dệt từ sợi axetat và vixco. Đặc biệt vải triaxetat không bị mối phá hoại.
Gần giống như vải vợi vixco nhưng khả năng hút ẩm kém hơn, ở điều kiện nhiệt độ từ 20 – 250C, độ ẩm không khí 65%, xơ axêtat hút ẩm W = 6 – 6,5%. Trong trạng thái ướt, xơ giảm bền đáng kể từ 20% – 40%.
Sợi axêtat có tính nhiệt dẻo cao do đó có thể tạo thành textua, phổ biến nhất là dùng phương pháp xoắn giả. Nghĩa là sợi phức được xe (xoắn) theo một hướng, độ săn đó được định hình ở nhiệt độ cao. Sau đó sợi được mở xoắn theo hướng ngược lại và tạo thành sợi xốp, bao gồm các loại xơ sợi uốn khúc. Sợi xốp được sử dụng dệt các loại vải dệt kim mặc ngoài.
Xơ tương đối bền trước tác dụng của axit loãng, nhưng kém bền vững trong dung dịch kiềm
Khả năng chịu nhiệt từ 950C – 1050C
Có thể dệt phối hợp sợi axetat với các loại sợi khác tạo ra vải có màu sắc thích hợp (do sợi axêtat cần thuốc nhuộm đặc biệt, loại thuốc nhuộm này không nhuộm được một số loại sợi khác, như sợi vixco).
Xơ, sợi poliamit
Xơ polyamid chiếm vị trí thứ 2 trong số các loại xơ sợi tổng hợp về khối lượng sản xuất trên thế giới. Xơ poliamit là xơ tổng hợp trong đại phân tử có chứa các nguyên tố : C, H, O, N. Mạch đại phân tử của xơ poliamit đều chứa nhóm polyetylen (- CH2- ). Các nhóm này liên kết với nhau bằng mối liên kết pectic (-CO-NH-). Nguyên liệu ban đầu để sản xuất xơ poliamit là phenol và benzen.
Xơ có khối lượng riêng 1,15g/cm3. Độ dài, độ mảnh phụ thuộc vào phương pháp gia công, sản xuất sợi. Xơ poliamit có độ bền kéo đứt và độ bền mài mòn cao, cao nhất trong các loại xơ sợi tổng hợp ( độ bền cao gấp 10 lần sợi bông, cao gấp 20 lần sợi len và cao gấp 50 lần sợi vixco). Độ co dãn, đàn hồi tương đối lớn, bền vững khi mài mòn, có khả năng nhuộm màu tốt nên vải dệt từ xơ poliamit khó bắt bụi, không bị nhàu nát.
Xơ poliamit có khả năng hút ẩm thấp W = 4 – 5%, cao hơn polyester, nên vải khó thoát hơi, vải giặt nhanh khô. Do độ ẩm thấp nên khả năng nhiễm tĩnh điện của xơ, sợi cao gây khó khăn cho quá trình gia công.
Khả năng chịu nhiệt của xơ, sợi kém nếu nhiệt độ lớn hơn 1000C độ bền giảm đáng kể, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời xơ poliamit bị lão hóa giảm màu sắc. Vì vậy khi gia công phải tiến hành ổn định nhiệt , nhiệt độ này phải cao hơn nhiệt độ mà sản phẩm chịu đựng
Sợi poliamit được sử dụng trong kỹ thuật làm sợi mành, vải dù, làm lưới, vải lọc… Sợi poliamit pha với sợi tự nhiên (bông, len) để sản xuất vải mặc ngoài và các loại khác. Trong hỗn hợp với xơ thiên nhiên có chứa 10 – 20% xơ poliamit stapen sẽ làm tăng đáng kể độ bền mài mòn của chế phẩm.
Đối với dạng sợi phức có độ dày lớn dùng thích hợp trong công nghiệp ôtô,máy bay, làm lưới, chế phẩm xe, công nghiệp đồ gỗ. Thường pha trộn xơ poliamid với xơ thiên nhiên.
Xơ, sợi polieste
Xơ polyester chiếm vị trí hàng đầu trong số các loại xơ sợi tổng hợp về khối lượng sản xuất trên thế giới, được sản xuất chủ yếu từ polyetylen têreptalat (PET) đó là sản phẩm của sự trùng hợp hóa ngưng tụ giữa axit têreptalat và êtylenglycol, axit têreptalat (nhận được từ các sản phẩm có chứa trong dầu mỏ, than đá). Độ mảnh, độ dài phụ thuộc vào phương pháp gia công chế biến xơ sợi
Xơ đáp ứng được gần hầu hết các yêu cầu với vải may mặc: xơ có khối lượng riêng trung bình 1,38g/ cm3, độ bền cơ học cao, vì là xơ nhiệt dẻo nên nên khả năng chịu nhiệt của xơ tương đối lớn 1500C – 1600C. Khả năng chịu nhiệt của sợi tốt hơn poliamit
Khả năng hút ẩm rất thấp, ở điều kiện không khí bình thường độ hút ẩm không quá 0,5%, nên khó thấm nước, khó nhuộm màu, dễ phát sinh tĩnh điện, dễ xù lông. Trong môi trường ướt hầu như không bị giảm bền , độ co dãn, đàn hồi rất lớn 10 – 25%, vì vậy vải dệt từ xơ, sợi polyester rất bền chắc, chống co và chống nhàu tốt.
Xơ polyester bền vững trước tác dụng của axit và các dung môi hữu cơ thông thường như: axêton, rượu, benzen nhưng bị hoà tan khi đun sôi trong phenol và crêzol. Xơ polyester kém bền vững trước tác dụng của kiềm, nếu đun xơ trong dung dịch xút 1% xơ bị thuỷ phân, trong dung dịch xút 4% ở nhiệt độ thường xơ bị phá huỷ. Khả năng chịu tác dụng với ánh sáng mặt trời tốt.
Sợi PE pha với sợi tự nhiên tạo ra các dạng sợi pha dùng để dệt các mặt hàng may mặc có độ bền cao. Len pha với PE là những vật liệu có giá trị sử dụng cao dùng để dệt các mặt hàng cao cấp như veston, măngtô. Sợi PE còn làm sợi mành trong chế tạo lốp ô tô, xe máy…Dạng sợi mảnh dùng làm lưới, vật liệu lọc…
Xơ, sợi poliacrylonitril
Xơ, sợi poliacrylonitril được sản xuất dưới hai dạng bóng và mờ. Nguyên liệu ban đầu để sản xuất loại sợi này được tạo ra chủ yếu từ axetilen (C2H2) và axit xianhydric (HCN). Tính chất của xơ poliacrylonitril phụ thuộc vàokhối lượng phân tử và phụ thuộc vào điều kiện hình thành và kéo dãn xơ.
Khối lượng riêng: 1,26 g/cm3. Độ ẩm của xơ, sợi poliacrylonitril thấp khoảng W = 0,9 – 1 %, nên khó nhuộm màu, dễ phát sinh tĩnh điện khi ma sát, tác dụng với ánh sáng kém. Xơ khó trương nở trong môi trường nước, độ bền giảm đi từ 15-20%.
Xơ có độ bền vững khi mài mòn, có độ đàn hồi tốt tuy kém hơn so với xơ polyester nhưng cao hơn so với poliamit, xơ có khả năng chống biến dạng và giữ nếp. Xơ, sợi poliacrylonitril tương đối bền nhiệt, khả năng chịu nhiệt ở nhiệt độ 1300C trong thời gian dài, ở nhiệt độ 1500C độ bền giảm đi 30%, ở nhiệt độ 1800C chịu được trong một vài giờ, ở nhiệt độ 2200C xơ chuyển sang trạng thái mềm .
Xơ poliacrylonitril bền vững trước tác dụng của axit, chất ỗy hoá và các dung môi hữu cơ thông thường trừ axit foocmic. Xơ kém bền vững trước tác dụng của kiềm, khi gia công với dung dịch kiềm đặc xơ bị phá huỷ.
Sử dụng xơ ở dạng nguyên chất hoặc pha trộn với xơ bông, len để tạo ra các loại vải mặc ngoài, dệt găng tay, bít tất. Còn dùng loại xơ này để làm lưới, các loại dây, vải bao bì và vải lọc.
